Тигель для электролизного боривания

 

Сущность изобретения1 тигель выполнен в виде многослойной Композиции, внутренняя часть которой представляет собой цилиндр из нержавеющей жаропрочной стали, наружная часть наплавлена толщиной 3-5 мм из марганецсодержащего хромоникелевого сплава. Применение тигля позволит увеличить срок его службы, повысить надежность специализированным линий электролизного борирования, обеспечить безаварийность работы печей 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839556/02 (22) 15.06.90 (46) t5.07.92. Бюл. N. 26 (71) Днепропетровский государственный университет (72) И,М, Спиридонова, В.Д. Колючая, В.П, Бодриков, В.И, Мостовой и B,Ô, Юрченко (53) 621.785.07(088.8) (56) Ляхович Л.С, и др. Борирование стали.

М.: 1967, с.119.

Авторское свидетельство СССР

N 1038379, кл. С 23 С 8/40, 1983.

Ворошин Л,Г, и др. Борирование стали, 1978, с,249.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в различных отраслях промышленйости, в частности при электролизном борировании стальных изделий.

Известно применение в лабораторных исследованиях алундовых, карборундовых, графитовых и кварцевых тйглей.

Известен также тигель для электролизных процессов, состоящий из графита с силицидным покрытием. Он обладает высокой корроэионно- и износостойкостью.

Однако при использовании в промышленности тиглей из вышеперечисленных ма. териалов диаметром 400-600 мм и высотой

800-1000 мм, как правило, происходит аварийный выход их из строя.

Известен тигель иэ феррохрома с добавкой никеля, Он изготовлен способом литья, Из-за неоднородности материала литых тиг лей стойкость их составляет 3--6 мес.

В промышленных условиях наиболее широкое применение получили сварные

„„5U ÄÄ 1747543А1 (5П5 С 23 С 8/40, С 21 0 i /44 (54) ТИГЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО-БОРИРОВАНИЯ (57) Сущность изобретения: тигель выполнен в виде многослойной композиции, внутрейняя часть которой представляет собой цилиндр иэ нержавеющей жаропрочной стали, наружная часть наплавлена толщиной 3 — 5 мм из марганецсодержащего хромоникелевого сплава. Применение тигля позволит увеличить срок его службы, повысить надежность специализированных линий электролизного борирования, обеспечить безаварийность работы печей. 2 табл. тигли из" нержавеющей или жароупорной стали типа 1Х18Н9Т.

Однако большие нагрузки, вызываемые объемом электролита в тигле, периодические охлаждения и нагревы его и ряд других причин вызывают повышенное дефектообразование в материале тигля, потерю им формы, после чего наступает катастрофическое разрушение материала.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости тиглей для электролизного борирования, испытывающих интенсивное воздействие агрессивной среды, высоких температур и удельных нагру-, зок.

Поставленная цель достигается тем, что тигель выполняется в виде двухслойной композиции, внутренняя часть которой представляет собой цилиндр из нержавеющий жаропрочной стали, наплавленный снаружи хромоникелевым сплавом, содержащим до 6% марганца.

Анализ проведенного поиска показал, что не существует тиглей для электролизно1747543

ro борирования предлагаемой конструкции, обеспечивающей достижение высокой эксплуатационной стойкости их в промышленных условиях.

B процессе эксплуатации тигля его конфигурация претерпевает изменения, Стенки и дно тигля испытывают значительные удельные нагрузки, так как масса расплавленной буры в тигле. работающем в промышленных условиях, достигает 700 кг.

Кроме того, электропечь борирования отключается, как минимум, для профилактических ремонтов и, как правило, на выходные и праздничные дни. При охлаждении боросодержащий электролит затвердевает и кристаллизуется, увеличиваясь в объеме, и оказывает значительное давление на стенки и дно тигля. Под действием термических напряжений в результате длительного борирования s отдельных местах поверхности скалывается боридный слой. 8 результате совместного действия вышеперечисленных факторов постепенно происходит неравномерная деформация боковой и донйой частей тигля. Наиболее выступающие участки дефектной поверхности оказываются в нежелательной близости от нагревательного элемента шахты печи, что со временем приводит к появлению течи в этих зонах тигля.

Значительно снизить подобные явления можно, создав двухслойную композицию с коррозионностойким внутренним слоем и слоем наплавленного жаростойкого матерйала сйаружи, Наплавка наружной поверхности стенок и дна тигля хромоникелевой проволокой, содержащей марганец (типа Х20Н10Г6), приводит к увеличению пластичности (что предотвращает трещинообразование), сопротивлению разрыву и незначительно влияет на предел текучести, . to хорошо подтверждается экспериментальными данными мехиспытаний.

Кроме того; присутствие хрома и никеля в указанных количествах повышают жаростойкость и окалиностойкость, обеспечивая требуемый комплекс физико-механических свойств, fl р и м е р. Испытания проводили при следующих условиях, . Были изготовлены тигли по способупоототипу — из нержавеющей стали

1Х18Н9ТА00 мм, высотой 1000 мм, толщиной стенки 20 мм, а также тигли по предлагаемому способу — из стали .1Х18Н9Т и

Х25Н20С2 с толщиной стенки сварного цилиндра 15 мм. Использование тиглей, как

15 показал эксперимент, из листа меньшей толщины нецелесообразно, так как не обеспечивается достаточное сопротивление действию агрессивной среды; изготовление внутреннего цилиндра из листа большей толщины экономически нецелесообразно и не позволяет достичь повышения эксплуатационной стойкости тиглей. Высота и диаметр тиглей по предлагаемому способу аналогичны изготовленному по прототипу, Снаружи тигли предлагаемой конструкции подвергали наплавке в 1 — 7 слоев на автоматической наплавочной установке проволокой Х20Н10Г6 диаметром 3 мм под флюсом

АН 20

Режим работы тиглей: температура в шахте печи-ванны 900 — 1000 С, периодичность включения 1 раэ в неделю, время нахождения в нагретом состоянии 2 дня.

20 Электролит борирования расплав буры.

Плотность тока, подаваемого на тигель, 0,02

А/см . Продолжительность испытаний до полного выхода тигля иэ строя.

Результаты испытаний приведены в

25 табл.1 и 2.

Как видно из приведенных результатов, изготовление тиглей по предлагаемому способу позволяет повысить срок службы тиглей в 10 раз, снизить расход дорогостоящей

30 стали в результате уменьшения толщины листа на изготовление внутреннего цилиндра тигля, При этом дополнительные расходы на наплавку составляют всего 12 при стоимо-сти тигля 1600 руб. Экономический эффект

35 от использования тиглей предлагаемой конструкции составляет 5730 руб, в год только эа счет сокращения расхода тиглей (с 4 до 1 шт. в год). Кроме того, при аварийном выходе тигля из строя вытекающий электролит

40 необратимо разрушает футеровку шахтыпечи, требуется полная замена ее, что влечет эа собой затраты на огнеупорные материалы и вынужденный йростой печи с потерей ее производительности.

Формула изобретения

Тигель для электролизного борирования, выполненный из листовой нержавеющий жаропрочной стали, о т л и ч а ю щ и й50 с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости в условиях действия агрессивной среды, высоких. температур и больших удельных нагрузок, тигель выполнен многослойным, наружный слой наплав55 лен толщиной 3 — 5 мм иэ марганецсодержащего хромоникелевого сплава.

1747543

Табл ица1

Результаты сравнительных испытаний срока службы тиглей

Заключение

Место появления течи

Тип тигля

Время работы тигля до выхо а из ст оя, ч

По способу прототипу Сварной шов, боковая поверхность

1584

Недостаточная эксплуатационная стойкость

Повышенная эксплуатационная стойкость

Боковая поверхность

15312

По предлагаемому способу

Таблица2 зменение диаметра тигля, мм*

Заключение

Толщина наплавленного слоя, мм

1 — 2

70 -80

Неудовлетворительный результат — сильнее уменьшение толщины стенки, приводящее к ее разрушению

Оптимальный результат

То же

Неудовлетворительный результат — происходит отслаивание слоя наплавленного металла; экономически нецелесообразно.3-4

4 — 5

6 — 7

3 — 5

3 — 5

2 — 4

Замеры диаметра осуществляли в одном и том же месте тигля до начала его эксплуатаии и после полного его выхо а из ст оя.

Составитель И.М.Спиридонова

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 2476 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина; 101

Влияние толщины наплавленного слоя на сопротивление действию высокой температуры и больших удельных давлейий